蒙特雷灣水族館研究所(MBARI)研究人員及其合作者的一項新研究首次記錄了淹沒在北冰洋邊緣水下的永久凍土的解凍是如何影響海底的。這項研究發表在2022年3月14日的《美國國家科學院院刊》上。
眾多同行評議的研究表明，永久凍土的解凍造成不穩定的土地，對重要的北極基礎設施，如道路、火車軌道、建築物和機場產生負面影響。這些基礎設施的維修費用很高，而且影響和費用預計將繼續增加。
利用先進的水下測繪技術，MBARI的研究人員和他們的合作者發現，由於永久凍土的解凍，海底正在發生巨大的變化。在一些地區，深沉的天坑已經形成，有些比一個城市街區的六層樓房還要大。在其他地區，被稱為Pingos的冰山已經從海底升起。
“我們知道整個北極地區正在發生巨大的變化，但這是我們第一次能夠部署技術來看到近海也在發生變化，”MBARI的地質學家和該研究的主要作者之一Charlie Paull說。“這項突破性的研究揭示了如何檢測海底永久凍土的解凍，然後在建立基線後進行監測。”
雖然北極陸地永久凍土的退化部分歸因於人類驅動的氣候變化導致的年平均溫度上升，但研究小組在海底記錄的與海底永久凍土有關的變化來自於更古老、更緩慢的氣候轉變，與我們從上一個冰河時代的出現有關。類似的變化似乎已經沿着前永久凍土的向海邊緣發生了數千年。
“這個地區的海底溫度沒有很多長期數據，但是我們所擁有的數據並沒有顯示出變暖的趨勢。海底地形的變化是由緩慢移動的地下水系統攜帶的熱量驅動的，”Paull解釋說。
加拿大自然資源部地質調查局的研究科學家Scott Dallimore說：“這項研究通過過去十年的國際合作成為可能，這些合作提供了現代海洋研究平台，如MBARI的自主機器人技術和由加拿大海岸警衛隊和韓國極地研究所操作的破冰船。”他與Paull一起領導這項研究。“加拿大政府和生活在波弗特海沿岸的伊努維阿魯特人高度重視這項研究，因為所描述的複雜過程對評估地質災害、創造獨特的海洋棲息地以及我們對生物地球化學過程的理解都有影響。”
加拿大波弗特海是北極的一個偏遠地區，隨着氣候變化促使海冰的退縮，科學家們最近才得以進入。
自2003年以來，MBARI一直是國際合作的一部分，與加拿大地質調查局、加拿大漁業和海洋部，以及自2013年以來與韓國極地研究所一起研究加拿大波弗特海的海底。
MBARI使用自主式水下航行器（AUV）和船基聲納繪製海底水深測量圖。Paull和研究團隊將在今年夏天乘坐韓國破冰船R/V Araon號返回北極。這次與MBARI的加拿大和韓國長期合作者的旅行–加上美國海軍研究實驗室的加入–將有助於完善我們對海底永久凍土解凍的理解。
MBARI的兩艘AUV將對海底進行非常詳細的測繪，MBARI的MiniROV–一種便攜式遙控潛水器–將能夠進一步探索和取樣，以補充測繪調查。